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洁净手术室空调系统及室内气流组织数值模拟研究

作　者: 夏中亮
导　师: 陈长琦；唐景春
学　校: 合肥工业大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 洁净手术室空调系统数值模拟气流组织
分类号: TU831
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 231次
引　用: 4次
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内容摘要

医院洁净手术室空调系统主要用以控制手术室内温度、湿度、气流、细菌以及有害气体，起到保护手术部位，防止发生术后感染的作用。对于某些手术，如矫形手术、器官移植手术等，空气净化程度对于降低术后感染具有显著的效果。单纯依靠化学消毒与药物控制术后感染的方法已经不符合时代的要求，空气洁净技术作为过程控制保障体系的重要环节已逐步为外科手术抗感染控制所接受。针对当前手术室洁净空调系统风量大、相对负荷小、室内气流组织分布不均匀等特点，研究洁净手术室内的气流组织优化设计、空调系统最佳运行模式问题，具有十分重要的实用价值。本文以千级洁净手术室作为研究对象，采用CFD数值模拟方法，选用合适的湍流模型和边界条件，模拟了手术室在空态下不同送风口面积、回风口位置及数量对手术区速度场和温度场的影响。模拟结果表明，增大送风口面积，增加回风口数量既可以扩大主流区的单向流区域面积，同时可以减少室内旋涡与手术区速度场的乱流度。在归纳洁净手术室空调目前常见的热湿处理方式、系统运行模式和相关参数的基础上，分析了手术室热湿负荷的特点。对手术室空调的热湿负荷、新风量和总送风量进行了设计计算。设计结果表明夏季设计工况下采用二次回风系统可以达到降低能耗的目的，同时符合“湿度优先控制”的理念。本文提出的洁净手术室的气流组织形式与空调系统匹配方案对洁净手术室空调系统的设计具有一定的参考意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-15
第一章绪论  15-21
  1.1 医院洁净手术室空调系统国内外发展历程  15-18
  1.2 洁净手术室气流组织数值模拟研究概述  18-20
  1.3 论文的主要工作  20-21
第二章洁净手术室空调系统的特点  21-29
  2.1 医院洁净手术室空调与传统舒适性空调系统的区别  21-25
    2.1.1 温度、湿度的控制  21-22
    2.1.2 空气洁净度的技术要求  22-23
    2.1.3 气流组织设计  23-24
    2.1.4 换气次数(送风量)的不同要求  24-25
  2.2 医院洁净手术室空调与工业洁净空调系统的区别  25-28
    2.2.1 洁净空调系统主要性能参数  25-26
    2.2.2 洁净室环境微粒控制  26-27
    2.2.3 洁净室洁净度的控制面积  27-28
    2.2.4 洁净室空调系统的能耗  28
  2.3 小结  28-29
第三章洁净手术室空调系统的模式  29-37
  3.1 洁净手术室空调系统模式  29-33
    3.1.1 单机系统  29-31
      3.1.1.1 服务1间手术室的单机系统  29-30
      3.1.1.2 服务2～3间手术室的单机系统  30-31
    3.1.2 多机系统  31-33
      3.1.2.1 常规多机系统  32
      3.1.2.2 新型多机系统  32-33
  3.2 洁净手术室空调系统组成  33-36
  3.3 小结  36-37
第四章洁净手术室室内气流组织的建模及性能参数优化研究  37-68
  4.1 洁净手术室气流流型及分类  37-38
  4.2 室内气流组织数值模拟方法  38-44
    4.2.1 计算流体力学概述  38-39
    4.2.2 湍流模拟方法  39-41
      4.2.2.1 直接数值模拟  40
      4.2.2.2 大涡模拟  40
      4.2.2.3 应用雷诺时均方程  40-41
    4.2.3 湍流基本模型  41-43
      4.2.3.1 零方程模型  41
      4.2.3.2 一方程模型  41-42
      4.2.3.3 标准 K-ε两方程模型  42-43
      4.2.3.4 RNG K-ε模型  43
    4.2.4 Fluent软件介绍  43-44
  4.3 洁净手术室物理模型及其简化  44-47
    4.3.1 手术室模型网格划分  45-46
    4.3.2 手术室模型边界条件确定  46-47
  4.4 湍流模型选择及相关参数设定  47-48
    4.4.1 湍流计算模型  47
    4.4.2 离散格式  47
    4.4.3 收敛标准  47-48
  4.5 洁净手术室三维 CFD模拟  48-67
    4.5.1 手术区的确定  48-49
    4.5.2 手术区的速度场模拟与分析  49-62
      4.5.2.1 手术室模型 A手术区速度场模拟结果与分析  49-52
      4.5.2.2 手术室模型 B手术区速度场模拟结果与分析  52-56
      4.5.2.3 手术室模型 C手术区速度场模拟结果与分析  56-60
      4.5.2.4 三种模型手术区速度风速对比  60-61
      4.5.2.5 手术区速度场乱流度  61-62
    4.5.3 手术室断面流场模拟与分析  62-66
    4.5.4 手术室温度场模拟与分析  66-67
  4.6 小结  67-68
第五章洁净手术室空调系统性能参数设计计算  68-87
  5.1 洁净手术室空调负荷设计计算  68-72
    5.1.1 计算模型  68-72
      5.1.1.1 洁净手术室空调冷负荷  68-71
      5.1.1.2 洁净手术室空调热负荷  71-72
  5.2 洁净手术室送风量的确定  72-73
    5.2.1 手术室送风量的确定  72
    5.2.2 手术室新风量的确定  72-73
  5.3 洁净手术室负荷及送风量实例计算  73-75
    5.3.1 手术室空调冷负荷  73-74
    5.3.2 手术室送风量  74-75
      5.3.2.1 手术室送风量的确定  74
      5.3.2.2 新风量的确定  74-75
  5.4 手术室空调热湿处理过程  75-81
    5.4.1 一次回风系统夏季处理方案  75-77
    5.4.2 一次回风系统冬季处理方案  77-78
    5.4.3 二次回风系统夏季处理方案  78-80
    5.4.4 二次回风系统冬季处理方案  80-81
  5.5 能耗分析  81-86
    5.5.1 不同室温下能耗分析  82-83
    5.5.2 负荷变化情况下机器露点和能耗的变化比较  83-85
    5.5.3 送风温差变化情况下机器露点和能耗的变化比较  85-86
  5.6 小结  86-87
第六章洁净手术室空调系统的优化配置  87-91
  6.1 过滤器的选择  87-88
  6.2 加湿器与表冷器的选择  88-89
  6.3 送风机的配置  89-90
  6.4 小结  90-91
第七章结论  91-93
参考文献  93-98
发表论文  98

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